FEKO软件的RCS仿真.docx
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FEKO软件的RCS仿真
FEKO软件的RCS仿真
FEKO软件具有分析金属目标散射特性的强大功能[1~3]。
当目标为电小尺寸时,可采用矩量法进行计算分析,网格边长一般取[8:
「10。
电尺寸更大,则可以采用多层快速多极子算法或者POUTD算法等进行分析。
本文先进行ogive模型的RCS仿真,并与文献中已有结果进行对比,以验证FEKO建模及仿真流程的正确性。
然后,对圆极化波照射金属球的特定情形,进行具体建模并分析其散射场场强和极化特性。
1.1ogive模型的RCS仿真
ogive模型是典型的用于RCS测试的模型之一。
仿真中的金属ogive目标半张角为22.62度,半长5英寸,最大半径1英寸。
如图1所示。
theshapeoftheogive
y-5-5
图1ogive模型示意图
模型的剖面轮廓曲线由以下表达式确定⑷:
for-5in_5in,-二_'一一二,define
2
2O乜
sin22.62-cos22.62,then
(xfX’1-
Y15丿
(1)
f(xjcos屮y1-cos22.62
fxsin'-z=
1-cos22.62
图2FEKO中ogive金属模型及平面波入射方向示意图
用matlab编写程序计算出ogive形体的剖面曲线,然后用FEKC软件读取相应数据文件即可绘出模型。
如图2所示。
Radarcrosssection
—FaifieldlRCS
AngleTheta[deg]
2010d2^1S:
ogiv«_rcf
图4ogive金属模型在水平极化平面波照射下的RCS曲线
FEKO矩量法及PO算法仿真结果,频率9GHz
■A0
•曲祸-49一裁•购W切D^60财
Azin山th
图5仿真结果与文献[1]结果对比,频率9GHz
图4中采用矩量法计算时,网格边长取3.33mm约为人/10。
采用PO方法计算时未进行新的网格划分。
由图5对比可知,本文基于MOMT法的仿真结果与文献中已有结果吻合良好,证明了FEKC软件建模及仿真流程的正确性。
而PO方法
虽然计算速度快,但在模型具有尖锐边缘的顶点处没能准确反映目标真实的散射特性。
1.2左旋圆极化波照射金属球体的多站RCS仿真
平面波入射方向
1
图6左旋圆极化波照射金属球的FEKO模型示意图
金属球半径为60mm采用矩量法仿真,网格边长取3.33mm仿真频率为
9.0GHz。
关于散射场更为详细的结果请参考结果文件spherercs.out。
pi=3.14159265358979329846zfO-^qftfmuO/ep^O)
Namedpoints
Media
Perfectelectricconductor
Perfectmagneticconductor
Freespace
Geometry^Spherel
Meshes
(^Spherel
Ports
Solution
A/VFrequency[9.000GHz]^Infiniteplanes
2Loads
-EExcitation*
PPower
-工Calculation
VCurrents-Farfielck©FarFiddlOptimisation
图7左旋圆极化平面波设置示意图
图7对话框中各参数意义请参考FEKO帮助文档。
如果结果仅考虑目标的单
站RCS特性,则在远场求解设置中选择
Modifyfarfields>Position>Calculate
fieldsinplanewaveincidentdirection
如果考虑目标的双站RCS特性,
如图8所示
则选择Calculatefieldsasspecified
|Perfectmagnelccond|Freespace
-Gerxnetiy
-Meshes
55)Sphere1
Ports
-iSoUbon
WFrequency[9.000GH2^Infiniteplaner署Load$
“EExcitationsPPowert^PlaneWavel
-£Calculation
VCurrents
-Fairfields
急Modifyfarfields帀|区
PositionCoardinatesAdvanced
■■■■■■■■■!
ni■■■■m■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■bin
(+)iCalculatefieldsasspecified:
■:
.)Calculatefieldsinplanewaveincidentdirection
StartEnd
®FarField2
Optimisation
Increment
&a
¥|0lD0
Horizontalcut阳plane)
Veiticalcut昭pianej
Verticalcut|YZpl朗e]
Numberoffieldpoints
Allanglesareindegrees
3Dpattern
Label:
FarFieldl
QKApplyLancel
图8目标散射场远场方向图设置
计算完成后可以直接查看目标的RCS特性。
包括散射场幅度、相位等都可以
在输出的结果文件sphere_rcs.out中查看。
本例计算结果如图9所示。
VALUESOFTH匚SCATTERCDELECTRICFIELDSTRENGTHIN
THEFARFIELDinV
Fm匚toreAf-j^BETA^R)/Rnotconsidered
Thefollowingoffsetisineffectfortheco-ordinates:
X=0.O0000E+00m¥二0.00000E+On,„ni^7=0O0000P+QO,..m
图9左旋圆极化平面波照射金属球结果文档*.out中部分内容截图
查看结果文件sphere_rcs.out可知,散射场在平面波入射方向上最接近右旋圆极化波,在入射平面波方向上为左旋圆极化波,其余大部分方向上为右旋椭圆极化,少部分方向为左旋椭圆极化。
Radarcrosssection
-20
03Deo90120150180210240270300330350
一HCS
m口191015
■
rr生mzsoa:
AnglaPM[dag]
2010--12-20:
sphe(e_ros
图10左旋圆极化平面波照射金属球方位面内的多站RCS特性
1.3左旋圆极化波照射金属柱体的多站RCS仿真
图11左旋圆极化波照射金属柱体的FEKO模型示意图
Radarcrosssection
FjrFiaMIRCS
AnglaTheta[dtg]
2010-12-20:
cylinderjrc
图12左旋圆极化平面波照射金属柱体俯仰面内的多站RCS特性
Radarcrosssection
—F^rField2RCS
-10
-12
-14
-16
-1S
-20
-22
03080QO1201501802102402703003303S0
AnglePhi[degj
20110-12-20:
oy(incler_ro£
图13左旋圆极化平面波照射金属柱体方位面内的多站RCS特性
金属柱体半径为60mm高40mm采用矩量法仿真,网格边长取3.33mm仿
真频率为9.0GHz。
关于散射场更为详细的结果请参考结果文件cylinder_rcs.out。
综上所述,FEKO软件可用于分析电小尺寸和电大尺寸目标的散射特性。
矩量法计算结果虽然准确性高,但占用计算资源多,只适用于电小尺寸目标的分析。
PO算法和UTD算法等适用于电大尺寸目标的分析,但准确性略差。
应用中需针对具体情况,认真分析,以确定最佳可行方案。
参考文献
[1]http:
//www.feko.info/applications/white-papers/rcs-benchmarking-of-generic-shapes/rcs-me-asurement-and-simulation-of-generic-simple-shapes
[2]陈德喜,颜俐等。
FEKO软件的RCS仿真应用。
舰船电子工程,2008年第9期
[3]唐晓明,李恩等。
利用FEKO对塑料目标支架RCS的仿真应用。
微波学报,2010年8月
[4]A.C.Woo,H.T.G.Wang,andM.J.Schuh,"BenchmarkRadarTargetsfortheValidationofComputationalElectromagneticsPrograms,"IEEEAntennasandPropagationMagazine,vol.35,no.1,February1993,pp.84-89.
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